DE1790217A1 - Arc extinguishing chamber for vacuum switchgear - Google Patents
Arc extinguishing chamber for vacuum switchgearInfo
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Description
20. β. 7120. β. 71
3o;S-enlöschkammer für Vakuumschültgeräte3o ; S extinguishing chamber for vacuum cleaning devices
Die .Erfindung betrifft eine Bogenlöschkammer für Vakuumschaltgeräte . . .The invention relates to an arc extinguishing chamber for vacuum switching devices . . .
Die Gehäuse der bekannten Bogenlöschkammern, in denen sich die Elektroden und Abschirmelemente befinden, sind aus Metall und Glas bzw. Keramik aufgebaut. Die rohrförmigen Glas- oder Keramikteile sind dabei durch spezielle Verfahren mit den metallischen Absclxlußplatten vakuumdicht verbunden. Im Innern der Bogenlöschkammern ist im allgemeinen Ultrahochvakuum, während von außen der normale Luftdruck auf die Gehäusewände wirkt.The housing of the well-known arc extinguishing chambers in which the electrodes and shielding elements are in place made of metal and glass or ceramic. The tubular glass or ceramic parts are special Procedure with the metallic closure plates connected vacuum-tight. Inside the arc extinguishing chambers is generally ultra-high vacuum, while outside the normal air pressure acts on the housing walls.
Die Nachteile dieser Bauweise bestehen darin, daß auf Grund der erforderlichen Überschlags- bzw. Kriech-Überschlagswege die Gehäuse relativ große Abmessungen haben und große Isolierstofflachen die Permeation von Gasen in das Innere der Bogenlöschkammern begünstigen, so daß hochwertige, weitgehend gasundurchlässige Spezialgläser oder keramische Werkstoffe verwendet werden müssen.The disadvantages of this design are that on Due to the required rollover or creep rollover paths, the housing is relatively large and large areas of insulating material prevent the permeation of Favor gases into the interior of the arc extinguishing chambers, so that high-quality, largely gas-impermeable special glasses or ceramic materials must be used.
Zweck der Erfindung ist es, eine Bogenlöschkammer für Vakuumschaltgeräte anzugeben, deren Gehäuse fast völlig gasundurchlässig ist und die mit geringen Abmessungen, vor allem einer geringen Bauhöhe ausgeführt, werden kann.The purpose of the invention is to provide an arc extinguishing chamber for Specify vacuum switching devices whose housing is almost completely impermeable to gas and which have small dimensions, above all a low overall height can be executed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gehäuse konstruktiv so zu gestalten, daß sich die gasdurchlässige Gehäusefläche verringert und/oder daß auf andere Weise die Gefahr der Permeation von Gasen in das Innere der Vakuumbogenlöschkammer beseitigt bzv/. eingeschränkt ist. Außerdem soll erreicht werden, daß bei einer gegenüber bekannten Bogenlöschkammern verringerten konstanten Bauhöhe die Kammer den unterschiedlichen Nennspannungen in Freiluft- bzw. Innenraumanlagen anpaßbar ist.The invention is based on the object of the housing structurally so that the gas-permeable housing area is reduced and / or that in another way the risk of gases permeation into the interior of the Vacuum arc extinguishing chamber eliminated or. is restricted. In addition, it should be achieved that with one opposite known arc extinguishing chambers reduced the chamber's constant height to the different nominal voltages in Outdoor or indoor systems is adaptable.
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^lrf indungsgemäß wird dies bei einer Vakuumbogenlöschkammer, deren Gehäuse wenigstens teilweise aus Isoliermaterial hergestellt ist, dadurch erreicht, daß zumindest J der Isolierteil des Gehäuses unter Bildung eines oder mehrerer hermetisch abgeschlossener und ebenfalls evakuierbarer Hohlräume mehrwandig, vorzugsweise doppelwandig ausgeführt ist und daß der Hohlraum bzw. die Hohlräume Luft und/oder ein anderes Gas, z.B. ein üdelgas oder SSV-, von solchem Druck enthalten, der größer als der Druck im Innern der Bogenlöschkammer, jedoch -kleiner als der normale Luftdruck ist«This is ^ lrf indungsgemäß at a vacuum arc quenching chamber, the housing is at least partly made of insulating material, achieved by at least J of the insulating part of the housing to form one or more hermetically sealed and also evacuable cavities is performed multiple walled, preferably double-walled and that the cavity or . the cavities contain air and / or another gas, for example an oil gas or SSV, at such a pressure that is greater than the pressure inside the arc extinguishing chamber, but less than the normal air pressure «
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das doppelwandige Gehäuse aus einem äußeren Isolierzylinder und einem parallel zu diesem angeordneten inneren Isolierzylinder, die miteinander dicht verbunden sind, gebildet.In a preferred embodiment of the invention the double-walled housing consists of an outer insulating cylinder and an inner one arranged parallel to it Insulating cylinders which are tightly connected to each other are formed.
Um gleiche Bogenlöschkammern auch für unterschiedliche Nennspannungen einsetzen zu können, besteht das doppelwandige Gehäuse bei einer anderen Variante aus einem inneren Isolierzylinder und einer dessen äußere Mantelfläche umgebenden, aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzten, isolierenden Außenwand, die derart bemessen und ausgebildet isb, daß der erforderliche Überschlags- bzw. Kriechüberschlagsweg zwischen den an den äußeren Enden des inneren Isolierzylinders angeordneten spannungsführenden Abschlußplatten unter Beibehaltung einer bestimmten Höhe des Gehäuses bei verschiedenen Nennspannungen und für die Verwendung in Freiluft- b2.w. Innenraumanlagen gewährleistet ist.The same arc extinguishing chambers for different ones To be able to use nominal voltages, the double-walled housing in another variant consists of a inner insulating cylinder and an outer jacket surface surrounding it, composed of one or more parts, insulating outer wall which is dimensioned and designed in such a way that the required rollover or creep rollover path between the to the outer ends of the inner insulating cylinder arranged live end plates while maintaining a certain height of the housing at different nominal voltages and for use in outdoor b2.w. Indoor facilities is guaranteed.
Als sehr zweckmäßig hat sich auch eine Ausführung erwiesen, bei der ein äußerer Isolierzylinder und ein mit diesem verbundener innerer Zylinder, der aus isolierenden und metallischen Teilzylindern zusammengesetzt ist, das doppelwandige Gehäuse bildet. Hierbei wird die gasdurchlässige Fläche des inneren Zylinders besonders wirksam verkleinert. Das doppelwandige Gehäuse kann auch aus einem oder mehreren in Reihe angeordneten metallischen Teilzylindern und an deren Stirnseiten angeordneten,A design has also proven to be very useful, in which an outer insulating cylinder and an inner cylinder connected to it, the one made of insulating and metallic partial cylinders is composed, the double-walled housing forms. Here the gas-permeable Reduced the area of the inner cylinder particularly effectively. The double-walled housing can also consist of a or several metallic partial cylinders arranged in a row and arranged on their end faces,
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BAD ORIGINAL " 3 -BATH ORIGINAL "3 -
doppelwandig ausgeführten isolierenden Teilzylindern gebildet sein. Zweckmäßigerweise ist einer oder sind mehrere dieser Metallzylinder in Höhe der Elektroden in einem bestimmten Abstand von den kontaktgebenden Flächen der Elektroden entfernt angeordnet unddienen gleichzeitig als Schirm. Die Metallzylinder können jedoch auch mit anderen sich nach innen erstreckenden Schirmelementen versehen sein. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die aus Isoliermaterial bestehenden Teile des Gehäuses direkt, z.B. durch Vergießen oder Verschmelzen, oder/und über Verbindungsstücke miteinander verbunden. Es ist möglich, in den Hohlräumen des doppelwandigen Gehäuses die der Potential- oder Antriebssteuerung dienenden widerstände, Kondensatoren, Gleichrichter, Funkenstrecken u. dgl. Elemente unterzubringen, so daß diese nicht der äußeren Atmosphäre, insbesondere stark veränderlicher Luftfeuchtigkeit und Fremdschichten ausgesetzt sind. Trotz teilweiser Minderung der Vorzüge der erfindungsgemäßen Lösung kann es auch vorteilhaft sein, in dem doppelwandigen Gehäuse gesonderte Kühlkanäle zur Abführung der Verlustwärme vorzusehen.double-walled insulating part-cylinders formed be. Expediently, one or more of these metal cylinders is in a specific one at the level of the electrodes At a distance from the contact-making surfaces of the electrodes and serve at the same time as an umbrella. However, the metal cylinder can also with other inwardly extending screen elements. According to another feature of the invention are the parts of the housing made of insulating material directly, e.g. by potting or fusing, and / or connected to one another via connecting pieces. It is possible in the cavities of the double-walled Housing the resistors, capacitors, rectifiers, spark gaps used for potential or drive control To accommodate and the like. Elements so that they are not exposed to the external atmosphere, in particular highly variable humidity and foreign layers. Despite a partial reduction in the advantages of the solution according to the invention, it can also be advantageous in the double-walled Housing separate cooling channels to dissipate the heat loss.
Die erfindungsgemäße Bogenlöschkammer zeichnet sich vor allem durch ein extrem hohes Maß an Gasundurchlässigkeit ihres Gehäuses aus. Dieser Vorteil ergibt sich dadurch, daß durch die doppelten Wände der Isolierteile, in deren Zwischenraum ein Druck herrscht, der vorzugsweise zwischen dem Innendruck der Kammer und dem äußeren Luftdruck liegt, die Druckdifferenz zu beiden Seiten einer jeden Isolierstoffwand um viele Größenordnungen verringert wird. Da diese Druckdifferenz aber den Antrieb für den Gasfluß darstellt, wird die Permeation durch jede solche Wand selbst reduziert, so daß der Druck im Inneren des doppelwandigen Gefäßes sehr viel langsamer erwächst, als das bei einem einwandigen vergleichbaren Gefäß der Fall ist. ' Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Ausbildung eines Teiles der inneren Gefäßwand aus Metall, welches gleichzeitig als Abschirmung dienen kann, dieThe arc extinguishing chamber according to the invention stands out mainly due to an extremely high level of gas impermeability your case. This advantage results from that through the double walls of the insulating parts, in the space between which there is a pressure that is preferably between the internal pressure of the chamber and the external air pressure, the pressure difference on both sides of each insulating wall is reduced by many orders of magnitude. Since this pressure difference is the drive for the gas flow, the permeation through each such wall itself is reduced, so that the pressure inside the double-walled vessel grows much more slowly than is the case with a comparable single-walled vessel. It should also be pointed out that the formation of a part of the inner vessel wall from metal, which can also serve as a shield, the
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gasundurchlässige Oberfläche der Innenwand verkleinert werden kann, wodurch die Permeationsrate weiter wirksam herabgesetzt wird. Das kann sehr weit getrieben werden, da die Überschlagsfestigkeit der verbleibenden Isolierstrecken der Innenwand im Vakuum erheblich größer ist als in Luft.gas-impermeable surface of the inner wall can be reduced, whereby the permeation rate is more effective is reduced. That can be taken very far because the flashover strength of the remaining insulating sections of the inner wall in a vacuum is considerably greater than in air.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die Verwendung von hochwertigen Spezialgläsern oder keramischen Werkstoffen als Gehäusematerial erübrigt, demgegenüber vielmehr billigere Glas- oder Keramikarten verwendet werden können und die erfindungsgemäßen Bogen-Ä. löschkammern somit wesentlich billiger werden. Die erfindungsgemäße Lösung führt auch zur Verringerung der Gehäuse abmessungen und schafft günstige Voraussetzungen für die Verwirklichung standardisierter Baureihen; denn bei gleichbleibender Höhe des Gehäuses ist allein durch entsprechende Formgebung und Wahl der Abmessungen für den äußeren Gehäuseteil, die Anpassung an verschiedene Nennspannungen sowie die Verwendung der Bogenlöschkammern in Freiluft- bzw. Innenraumanlagen möglich.Another advantage of the invention is that In contrast, the use of high-quality special glasses or ceramic materials as housing material is unnecessary Rather, cheaper types of glass or ceramic can be used and the sheet-Ä according to the invention. arcing chambers are thus much cheaper. The inventive Solution also leads to a reduction in the dimensions of the housing and creates favorable conditions for the realization of standardized series; because with the same height of the housing is solely by appropriate Shaping and choice of dimensions for the outer housing part, adaptation to different nominal voltages and the use of the arc extinguishing chambers in Outdoor or indoor systems possible.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below with reference to a few exemplary embodiments.
In den Fig. 1 bis 4 der zugehörigen Zeichnungen sind ver-A schiedene erfindungsgemäße Ausführungen von Bogenlöschkammern dargestellt, die im Prinzip den gleichen Aufbau haben, jedoch in bezug auf das Gehäuse verschiedene Realisierungsmöglichkeiten einer gemeinsamen Lösungsidee zeigen.In Figs. 1 to 4 of the accompanying drawings A comparable various embodiments of the invention are represented by arc quenching chambers having the same structure in principle, but show in relation to the casing different implementation possibilities of a common solution idea.
Di-e Bogenlöschkammern sind in bekannter Weise aus einem hochevakuierten zylinderformigen Gehäuse 1 aufgebaut, das an seinen Stirnseiten metallische Abschlußplatten 3$ 4 aufweist, von denen eine die feste Elektrode 5 trägt und die andere als Führung für die bewegliche Elektrode 6 dient. Die bewegliche Elektrode 6 ist mit einem Metallbalg 7 abgedichtet, der sich zwischen der Abschlußplatte 4 und dem Elektrodenschaft 6a erstreckt. Die Elektroden 5; 6 sind voneinander isoliert so angeordnet, daß sich ihre kontakt-The arc extinguishing chambers are in a known manner from one highly evacuated cylindrical housing 1 constructed, which has metallic end plates 3 $ 4 on its end faces, one of which carries the fixed electrode 5 and the other serves as a guide for the movable electrode 6. The movable electrode 6 is sealed with a metal bellows 7, between the end plate 4 and the Electrode shaft 6a extends. The electrodes 5; 6 are isolated from each other so that their contact
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gebenden Flächen einander gegenüber liegen und in Anlage bewegbar und trennbar sind. Im Bereich, der Elektroden 5i 6 befindet sich ein Schirm 8, der die bei'der Stromunterbrechung entstehenden Metalldämpfe von der Innenwand des zumindest teilweise aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuses fernhält, damit die Isolation zwischen den Elektroden 5» 6 bzw. den spannungsführenden Abschlußplatten 3i 4 nicht beeinträchtigt wird. giving surfaces are opposite each other and in plant are movable and separable. In the area of the electrodes 5i 6 there is a screen 8 which removes the metal vapors produced during the power interruption from the inner wall of the at least partially made of insulating material keeps away housing so that the insulation between the electrodes 5 »6 or the live end plates 3i 4 is not impaired.
Gemäß dem Kennzeichen der Erfindung ist zumindest der aus Isoliermaterial bestehende Teil des Gehäuses 1 unter Bildung eines oder mehrerer hermetisch abgeschlossener Hohlräume 9 doppelwandig ausgeführt und die Hohlräume 9 enthalten Luft und/oder ein anderes Gas, z.B. ein Edelgas oder SFg, von solchem Druck, der größer als der Druck im Innern der Bogenlöschkammer, jedoch kleiner als der normale Luftdruck ist.According to the characteristic of the invention, at least that is off Insulating material existing part of the housing 1 to form one or more hermetically sealed cavities 9 made double-walled and the cavities 9 contain air and / or another gas, e.g. a noble gas or SFg, of such pressure greater than the pressure im Inside the arc chamber, but less than normal air pressure.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Bogenlöschkammer ist das doppelwandige Gehäuse 1 aus einem äußeren Isolierzylinder 1a und einem parallel zu diesem angeordneten inneren Isolierzylinder 1b, die an den Stirnseiten miteinander vakuumdicht verbunden sind und einen Hohlraum 9 einschließen, gebildet.In the arc extinguishing chamber shown in Fig. 1, this is double-walled housing 1 made of an outer insulating cylinder 1a and an inner insulating cylinder 1b arranged parallel to this, which are connected to one another in a vacuum-tight manner at the end faces and which enclose a cavity 9, educated.
3J1Ig. 2 zeigt eine Variante, bei der das doppelwandige Gehäuse aus einem inneren Isolierzylinder 1b und einer dessen äußere Mantelfläche umgebenden ganzteiligen Außenwand 1a besteht, die über Verbindungsstücke 10 verbunden sind. Die Außenwand 1a ist mit Rippen 1af versehen, um den erforderlichen Überschlags- bzw. ICriechüberschlagsweg zwischen den spannungsführenden Abschlußplatten 31 ^ zu erreichen. Diese Gehäuseausführung eignet sich besonders gut für die Verwirklichung von sogenannten Einheitsreihenj denn bei gleichbleibendem inneren Isolierzylinder 1b ist allein durch entsprechende Bemessung und Ausbildung der Außenwand 1a, der Einsatz der Bogenlöschkammer bei verschiedenen Nennspannungen sowie ihre Verwendung in Freiluft- bzw. Innenraumanlagen gewährleistet.3J 1 Ig. 2 shows a variant in which the double-walled housing consists of an inner insulating cylinder 1b and an integral outer wall 1a surrounding its outer jacket surface, which are connected via connecting pieces 10. The outer wall 1a is provided with ribs 1a f in order to achieve the required rollover or creep rollover path between the live end plates 31 ^. This housing design is particularly well suited for the implementation of so-called unit series because with the same inner insulating cylinder 1b, the use of the arc extinguishing chamber at different nominal voltages and its use in outdoor or indoor systems is ensured solely by appropriate dimensioning and design of the outer wall 1a.
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Aus Fig. 3 geht eine Ausführung hervor, bei der das Gehäuse aus einem äußeren Isolierzylinder 1a und einem mit diesem über "Verbindungsstücke 10 vakuumdicht verbundenen inneren Isolierzylinder 1b, der aus zwei isolierenden Teilzylindern 1bf und einem dazwischen angeordneten metallischen Zeilzylinder 1bf· zusammengesetzt ist, besteht· Der metallische Teilzylinder 1b1* umgibt in einem bestimmten Abstand die Elektroden 5i 6 und dient als Abschirmung. Abgesehen davon, daß günstigerweise bei dieser Ausführung ein Teil des inneren Zylinders 1b1f gleich als Abschirmelement wirkt und daher ein weiteres solches nicht mehr erforderlich ist, gelingt es auf diese Weise, die .Fläche der isolierenden Teilzylinder 1b1 auf ein Minimum zu verringern, wodurch die Gaspermeation in die innere Kammer besonders wirksam unterdrückt wird. Da die isolierenden Teilzylinder sowohl innen als auch außen an Vakuum angrenzen, welches eine gute Isolierwirkung hat, können ihre Bauhöhen viel extremer verringert sein, als es die Fig. 3 zeigt.3 shows an embodiment in which the housing consists of an outer insulating cylinder 1a and an inner insulating cylinder 1b connected to it in a vacuum-tight manner via connecting pieces 10, which is composed of two insulating partial cylinders 1b f and a metal cylinder 1b f arranged between them consists · the metallic part of the cylinder 1b 1 * surrounds at a certain distance, the electrode 5i 6 and serves as a shield. Besides being desirably, in this embodiment a part of the inner cylinder 1b 1f equal acts as a shielding member and therefore another such no longer necessary In this way it is possible to reduce the area of the insulating partial cylinders 1b 1 to a minimum, whereby the gas permeation into the inner chamber is particularly effectively suppressed Has an insulating effect, their overall heights can be reduced to a much more extreme extent than FIG. 3 shows.
Fig. 4· zeigt eine Bogenlöschkammer, bei der ein metallischer Teilzylinder 1a und zwei sich an seinen Stirnseiten anschließende doppelwandig ausgeführte isolierende Teilzylinder 1b das Gehäuse bilden. Der metallische Teilzylinder la ist mit Schirmelementen 11 versehen, die verhindern, daß sich Metalldämpfe auf den isolierenden Teilzylindern 1b niederschlagen.4 shows an arc extinguishing chamber in which a metallic Partial cylinder 1a and two double-walled insulating part-cylinders adjoining each other on its end faces 1b form the housing. The metallic partial cylinder la is provided with shielding elements 11 which prevent metal vapors from settling on the insulating partial cylinders Knock down 1b.
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